(57)【要約】  本発明に係る熱電変換装置（１）は、厚み方向で互いに対向する第１の面（１１ａ）と第２の面（１１ｂ）とを有する基板（１１）と、前記第１の面（１１ａ）の上に配置された熱電変換膜（１２、１３）と、前記第１の面（１１ａ）側に配置され、前記熱電変換膜（１２、１３）との間で熱伝達を行う伝熱部（２１ａ）と、前記第２の面（１１ｂ）側に配置された第１の伝熱部材（２２）と、を有し、前記伝熱部（２１ａ）に対して前記基板（１１）の面内方向に隣り合う部分には、前記伝熱部（２１ａ）の熱伝導率よりも熱伝導率が低い低熱伝導部（２０）が設けられ、前記基板（１１）は、前記伝熱部（２１ａ）に前記厚み方向で対向する前記第２の面（１１ｂ）における領域（Ａ１）において、前記第１の伝熱部材（２２）と接合されている。
2018061462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向で互いに対向する第１の面と第２の面とを有する基板と、
前記第１の面の上に配置された熱電変換膜と、
前記第１の面側に配置され、前記熱電変換膜との間で熱伝達を行う伝熱部と、
前記第２の面側に配置された第１の伝熱部材と、を有し、
前記伝熱部に対して前記基板の面内方向に隣り合う部分には、前記伝熱部の熱伝導率よりも熱伝導率が低い低熱伝導部が設けられ、
前記基板は、前記伝熱部に前記厚み方向で対向する前記第２の面における領域において、前記第１の伝熱部材と接合されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項２】
前記熱電変換膜及び前記伝熱部は、前記面内方向に沿った第１方向に間隔をあけて複数形成され、
前記低熱伝導部は、前記第１方向に隣り合う前記伝熱部の間に位置するように複数形成され、
前記基板は、前記第１方向に隣り合う２つの前記伝熱部の一方の前記伝熱部から他方の前記伝熱部までの領域に前記厚み方向で対向する前記第２の面における領域の全域において、前記第１の伝熱部材と接合されていることを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置。
【請求項３】
前記基板は、前記第１の伝熱部材に対して可動な状態で前記第１の伝熱部材と接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱電変換装置。
【請求項４】
前記基板と前記第１の伝熱部材との間に、ペースト状の物質を有することを特徴とする請求項３に記載の熱電変換装置。
【請求項５】
前記第１の面側に配置され、前記低熱伝熱部の熱伝導率よりも熱伝導率が高い第２の伝熱部材を備え、
前記第２の伝熱部材は、前記伝熱部を通じて前記熱電変換膜との間で熱伝達を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の熱電変換装置。
【請求項６】
前記低熱伝導部は、空隙部であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の熱電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電特性を有する熱電変換装置の技術分野に関するものである。
本願は、２０１６年９月２８日に日本に出願された特願２０１６−１８９５１７号、及び２０１６年１１月１５日に日本に出願された特願２０１６−２２２２９６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーの観点より、利用されないまま消失している熱の利用が着目されており、特に内燃機関や燃焼装置における排熱からの熱電変換の研究が盛んになっている。熱電変換装置の研究においては、これまで室温付近で高い性能を有するＢｉＴｅ系の材料が主流であったが、その毒性や材料コストの上昇の問題のほか、材料系としての熱電効率向上の限界に伴って、研究の主流から外れる傾向にある。そこで、ＢｉＴｅ系の材料に代わって、多層膜やナノコンポジット配合膜などを用いて、量子構造によって熱伝導率を下げ、熱電効率を向上させる方向に、研究の着眼点が移行してきている。【０００３】
例えば特許文献１には、熱電変換膜が形成された基板の第１の面側に、第１の伝熱部材が配置され、基板の第１の面の反対側の第２の面側に、第２の伝熱部材が配置された熱電変換モジュール（熱電変換装置）が記載されている。第１の伝熱部材、および第２の伝熱部材の一面には凸部が設けられている。
第１の伝熱部材の凸部は、熱電変換膜の端部に形成された高温側の電極に接触している。第２の伝熱部材の凸部は、熱電変換膜の反対側の端部に形成された低温側の電極に基板の厚み方向で対応する基板の第２の面の位置に接触している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０６５１８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１において熱電変換に用いられる熱は、第１の伝熱部材からその凸部および高温側電極を経て、基板の第１の面上に形成された熱電変換膜の端部に通じ、熱電変換膜を通って、熱電変換膜の反対側の端部から、基板の第２の面に接合された第２の伝熱部材の凸部に通じ、第２の伝熱部材への経路を辿る。【０００６】
第１の伝熱部材の凸部の配置位置に対応する基板の部分は、第１の伝熱部材から伝わる熱で、基板の厚み方向の全体にわたって高温になる。また第２の伝熱部材の凸部の配置位置に対応する基板の部分は、第２の伝熱部材による放熱効果又は冷却効果により、基板の厚み方向の全体にわたって低温になる。
その結果、基板の厚み方向の全体にわたって、基板面に沿った方向に大きな温度差が生じることになり、急激な温度変化による熱衝撃や、温度変化の繰り返しに伴って、基板の割れやクラックが生じるという問題がある。【０００７】
本発明は、基板の割れやクラックが生じにくい熱電変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の一態様の熱電変換装置は、厚み方向で互いに対向する第１の面と第２の面とを有する基板と、前記第１の面の上に配置された熱電変換膜と、前記第１の面側に配置され、前記熱電変換膜との間で熱伝達を行う伝熱部と、前記第２の面側に配置された第１の伝熱部材と、を有し、前記伝熱部に対して前記基板の面内方向に隣り合う部分には、前記伝熱部の熱伝導率よりも熱伝導率が低い低熱伝導部が設けられ、前記基板は、前記伝熱部に前記厚み方向で対向する前記第２の面における領域において、前記第１の伝熱部材と接合されていることを特徴とする。【０００９】
これによれば、伝熱部を通じた熱電変換膜との間の熱伝達を、低熱伝導部を通じた熱伝達よりも優先的に行うことができる。これにより、伝熱部を通じて熱電変換膜に優先的に熱を伝えることができる。このとき、伝熱部の配置位置に対応する基板の部分は、第２の面側が第１の伝熱部材により放熱又は冷却されるため、基板面（基板の面内方向）に沿った方向に大きな温度差が生じる箇所が、熱電変換膜が配置されている基板の第１の面側に限定される。これにより、急激な温度変化による熱衝撃や、温度変化の繰り返しに伴う、基板の割れやクラックの発生を抑制することができる。【００１０】
（２）前記熱電変換膜及び前記伝熱部は、前記面内方向に沿った第１方向に間隔をあけて複数形成され、前記低熱伝導部は、前記第１方向に隣り合う前記伝熱部の間に位置するように複数形成され、前記基板は、前記第１方向に隣り合う２つの前記伝熱部の一方の前記伝熱部から他方の前記伝熱部までの領域に前記厚み方向で対向する前記第２の面における領域の全域において、前記第１の伝熱部材と接合されても良い。【００１１】
これによれば、第１方向に隣り合う２つの伝熱部の一方の伝熱部から他方の伝熱部までの領域に基板の厚み方向で対向する第２の面における領域において、基板と第１の伝熱部材との間に、例えば中空となる部分が実質的に存在してしまうことを防止できる。
従って、例えば熱電変換装置の製作時に荷重が付加された場合や、完成した熱電変換装置に荷重が付加された場合であっても、基板の割れやクラックの発生を抑制することができる。【００１２】
（３）前記基板は、前記第１の伝熱部材に対して可動な状態で前記第１の伝熱部材と接合されても良い。【００１３】
これによれば、基板と第１の伝熱部材との材質の違いなどにより生じる、基板と第１の伝熱部材との間のひずみが緩和されるため、基板の割れやクラックの発生をさらに抑制することができる。【００１４】
（４）前記基板と前記第１の伝熱部材との間に、ペースト状の物質を有しても良い。【００１５】
これによれば、基板と第１の伝熱部材との間の摩擦抵抗が軽減されるため、基板に対する第１の伝熱部材のスムーズな可動の状態を維持する事が可能となり、基板の割れやクラックをさらに抑制することができる。【００１６】
（５）前記第１の面側に配置され、前記低熱伝熱部の熱伝導率よりも熱伝導率が高い第２の伝熱部材を備え、前記第２の伝熱部材は、前記伝熱部を通じて前記熱電変換膜との間で熱伝達を行っても良い。【００１７】
これによれば、例えば第２の伝熱部材を受熱部材として機能させることができ、第２の伝熱部材で受けた熱を、より効率良く伝熱部を通じて優先的に熱電変換膜に伝えることができる。【００１８】
（６）前記低熱伝導部は、空隙部であっても良い。【００１９】
これによれば、低熱伝導部が空隙部、いわゆる空気で満たされた隙間であるので、低熱伝導部を簡便に構成することができる。また、伝熱部よりも低熱伝導部の熱伝導率をより顕著に低くすることができるので、より選択的に伝熱部を通じて熱電変換膜に熱を伝えることができる。【００２０】
さらに本発明に係る熱電変換装置は、以下の態様であっても良い。
（７）本発明の他態様の熱電変換装置は、厚み方向で互いに対向する第１の面と第２の面とを有する基板と、前記第１の面の上に配置された熱電変換膜と、空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い第１の伝熱部材と、空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い第２の伝熱部材と、を有し、前記第１の伝熱部材は、板状部材と前記板状部材の一面に設けられた凸部とを有し、前記第１の伝熱部材は、前記第１の面側に配置され、前記熱電変換膜の端部は、前記凸部に直接または空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い部材を介して接合されており、前記第２の伝熱部材は、前記第２の面側に配置され、前記基板は、前記凸部に前記厚み方向で対向する前記第２の面における領域において、前記第２の伝熱部材と接合されていることを特徴とする。
（８）本発明の他態様の熱電変換装置は、前記第１の面の上に配置された複数の前記熱電変換膜を有し、前記第１の伝熱部材は、前記板状部材の一面に設けられた複数の前記凸部を有し、前記複数の熱電変換膜のそれぞれの前記端部は、前記複数の凸部のうちの少なくとも１つに直接または空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い部材を介して接合されており、前記基板は、隣り合う２つの前記凸部の一方の前記凸部から他方の前記凸部までの領域に前記厚み方向で対向する前記第２の面における領域の全域において、前記第２の伝熱部材と接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、基板の割れやクラックが生じにくい熱電変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１の熱電変換装置を示す断面図である。
【図２】実施形態１の熱電変換装置を示す上面図である。
【図３】実施形態１の熱電変換装置の温度分布を示すグラフである。
【図４】比較対象の熱電変換装置を示す断面図である。
【図５】比較対象の熱電変換装置の温度分布を示すグラフである。
【図６】実施形態２の熱電変換装置を示す断面図である。
【図７】実施形態３の熱電変換装置を示す断面図である。
【図８】実施形態４の熱電変換装置を示す断面図である。
【図９】実施形態１の変形例を示す熱電変換装置の断面図である。
【図１０】実施形態１の別の変形例を示す熱電変換装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００２４】
（実施形態１）
以下、図面を参照して、実施形態１の熱電変換装置１について説明する。
【００２５】
（基本構造）
図１は、実施形態１の熱電変換装置１の一例を示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態の熱電変換装置１は、厚み方向で互いに対向する第１の面１１ａと第２の面１１ｂとを有する基板１１と、第１の面１１ａの上に配置された熱電変換膜（複数の第１の熱電変換膜１２および複数の第２の熱電変換膜１３）と、空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い第１の伝熱部材２２と、空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い第２の伝熱部材２１と、を有している。
【００２６】
本実施形態では、基板１１の厚さ方向に沿った第２の伝熱部材２１側を上方、その反対方向を下方という。すなわち、基板１１の第２の面１１ｂから第１の面１１ａに向かう方向を上方、その反対方向を下方という。また、基板１１の面内に沿う方向のうち一方向を第１方向Ｌ１といい、第１方向Ｌ１に直交する方向を第２方向Ｌ２という。
【００２７】
第２の伝熱部材２１は、板状部材２１ｂと、板状部材２１ｂの一面に設けられた凸部２１ａと、を有している。図１に示す例では、第２の伝熱部材２１は、板状部材２１ｂの一面（下面）に設けられた複数の凸部２１ａを有している。複数の凸部２１ａは、板状部材２１ｂの下面から下方に向けて突出すると共に第１方向Ｌ１に一定の間隔をあけて配置されている。
【００２８】
図１は、複数の凸部２１ａが並ぶ方向（すなわち第１方向Ｌ１）および基板１１の厚み方向に対して平行な面による熱電変換装置１の断面図である。
【００２９】
第２の伝熱部材２１は、基板１１の第１の面１１ａ側、すなわち基板１１の上方に配置されている。複数の熱電変換膜（複数の第１の熱電変換膜１２および複数の第２の熱電変換膜１３）のそれぞれの端部は、複数の凸部２１ａのうちの少なくとも１つ（複数の凸部２１ａのうち、熱電変換膜のそれぞれの端部に対応する凸部２１ａ）に第１の電極１５を介して接合されている。ここで、第１の電極１５は空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い部材である。
【００３０】
より具体的には、熱電変換装置１は、複数の第１の熱電変換膜１２と、複数の第２の熱電変換膜１３と、を有している。第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３は、互いに同じ数だけ形成され、第１の面１１ａの上に第１方向Ｌ１に沿って一定の間隔をあけて交互に並ぶように配置されている。
【００３１】
第１の熱電変換膜１２のそれぞれの一方側の端部（すなわち複数の凸部２１ａが並ぶ第１方向Ｌ１における一方側の端部であり、図１における右側の端部）は、対応する凸部２１ａ（すなわち第１の熱電変換膜１２のそれぞれの一方側の端部に最も近接する凸部２１ａ）に対して第１の電極１５を介して接合されている。
第２の熱電変換膜１３のそれぞれの一方側の端部（すなわち複数の凸部２１ａが並ぶ第１方向Ｌ１における一方側の端部であり、図１における左側の端部）は、対応する凸部２１ａ（すなわち第２の熱電変換膜１３のそれぞれの一方側の端部に最も近接する凸部２１ａ）に対して第１の電極１５を介して接合されている。
【００３２】
凸部２１ａと第１の電極１５とは、例えば絶縁性の部材（図示省略）を介して、熱的に接合されている。凸部２１ａと第１の電極１５との接合に用いる絶縁性の部材としては、例えば空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高いものが用いられる。この場合の絶縁性の部材の材料としては、例えば、ＵＶ硬化型樹脂やシリコン系樹脂が挙げられる。
【００３３】
また、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの一方側の端部（図１における右側の端部）と、第２の熱電変換膜１３のそれぞれの一方側の端部（図１における左側の端部）とは、第１の電極１５を介して接続されている。第１の熱電変換膜１２のそれぞれの他方側の端部（図１における左側の端部）と、第２の熱電変換膜１３のそれぞれの他方側の端部（図１における右側の端部）とは、第２の電極１６を介して接続されている。
このようにして、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３は、第１の電極１５及び第２の電極１６を介して電気的に直列に接続されている。
【００３４】
第１の面１１ａの上に、第１方向Ｌ１に沿って交互に並んで配置された複数の第１の熱電変換膜１２及び複数の第２の熱電変換膜１３の両端には、第２の電極１６を介して端子１９が接続されている。
【００３５】
第１の伝熱部材２２は、基板１１の第２の面１１ｂ側、すなわち基板１１の下方に配置されている。基板１１は、凸部２１ａに基板１１の厚み方向で対向する第２の面１１ｂにおける領域Ａ１において、第１の伝熱部材２２と接合されている。
図１に示す例では、基板１１は、第１方向Ｌ１に隣り合う２つの凸部２１ａの一方の凸部２１ａから他方の凸部２１ａまでの領域に基板１１の厚み方向で対向する第２の面１１ｂにおける領域Ａ２の全域において、第１の伝熱部材２２と接合されている。
【００３６】
より具体的には、熱電変換装置１は、基板１１と第１の伝熱部材２２との間に、ペースト状の物質２９を有している。基板１１は、領域Ａ２の全域において、ペースト状の物質２９を介して第１の伝熱部材２２と接合されている。
これにより、基板１１は、第１の伝熱部材２２に対して可動な状態で、第２の面１１ｂを介して第１の伝熱部材２２と接合されている。すなわち、基板１１は、第１の伝熱部材２２に対して基板１１の面内方向に可動な状態（相対移動可能な状態）で、第２の面１１ｂを介して第１の伝熱部材２２に接合されている。
【００３７】
図１に示す例では、基板１１と第１の伝熱部材２２とは、領域Ａ２の全域において、一様な平面同士により接合されている。また、図１に示す例では、複数の領域Ａ２の全てにおいて、基板１１は、各領域Ａ２の全域において第１の伝熱部材２２と接合されている。
【００３８】
図２は、熱電変換装置１を基板１１の厚み方向に第１の面１１ａ側から見た上面図である。図２では、第２の伝熱部材２１の図示を省略している。
図２に示すように、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３は、第１の面１１ａ上に、第１方向Ｌ１に沿って交互に並んで配置され、第１の電極１５及び第２の電極１６を介して電気的に直列に接続されている。
【００３９】
（基板）
基板１１は、第２方向Ｌ２よりも第１方向Ｌ１に長い平面視矩形状に形成されている。ただし、基板１１の形状は、この場合に限定されるものではなく、例えば平面視正方形状に形成されていても構わない。
基板１１の例としては、例えばシート抵抗が１０Ω以上の高抵抗シリコン（Ｓｉ）基板が挙げられる。第１の面１１ａ上には第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３が形成されている。なお、複数の熱電変換膜１２、１３間の電気的な短絡の防止を考慮する場合、基板１１は、シート抵抗が１０Ω以上の高抵抗基板が好ましい。
【００４０】
基板１１の例としては、高抵抗シリコン（Ｓｉ）基板以外には、例えば基板内に酸化絶縁層を有する高抵抗ＳＯＩ基板や他の高抵抗単結晶基板、セラミック基板の使用も可能である。またシート抵抗が１０Ω以下の低抵抗基板であっても、低抵抗基板と第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３との間に、高抵抗の材料を配置することにより、低抵抗基板の表面に高抵抗の材料を配置したものを基板１１として使用することも可能である。
【００４１】
（熱電変換膜）
第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３は、第１方向Ｌ１よりも第２方向Ｌ２に長い平面視矩形状にそれぞれ形成され、互いに同形、同サイズに形成されている。第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３は、それぞれｎ型半導体とｐ型半導体の熱電変換膜とされている。
【００４２】
具体的には、第１の熱電変換膜１２は、高濃度（１０１８〜１０１９ｃｍ−３）のアンチモン（Ｓｂ）がそれぞれドープされたｎ型のシリコン（Ｓｉ）とｎ型のシリコン・ゲルマニウム合金（ＳｉＧｅ）との多層膜であり、ｎ型半導体として機能する。第２の熱電変換膜１３は、高濃度（１０１８〜１０１９ｃｍ−３）のボロン（Ｂ）がそれぞれドープされたｐ型のシリコン（Ｓｉ）とｐ型のシリコン・ゲルマニウム合金（ＳｉＧｅ）との多層膜であり、ｐ型半導体として機能する。
【００４３】
複数の第１の熱電変換膜１２は、互いに同じ構成のｎ型半導体多層膜としても良いし、互いに異なる構成のｎ型半導体多層膜としても良い。また、複数の第２の熱電変換膜１３は、互いに同じ構成のｐ型半導体多層膜としても良いし、互いに異なる構成のｐ型半導体多層膜としても良い。
【００４４】
熱電変換膜がｎ型半導体の場合には、冷接点側から温接点側に向けて電流が流れ、熱電変換膜がｐ型半導体の場合には、温接点側から冷接点側に向けて電流が流れる。
【００４５】
また、第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３は、半導体多層膜に限定されるものではなく、ｐ型又はｎ型半導体の単層膜でもよい。なお、半導体として酸化物の半導体を用いることもできる。さらに、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３は、例えば有機高分子膜や金属膜などの熱電変換膜で形成されていても構わない。
【００４６】
第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３は、基板１１の第１の面１１ａ上に、例えば超高真空（＜１０−５Ｐａ）下でスパッタ装置を用いて成膜され、エッチングにより複数の対を成す様に形成されている。
【００４７】
（第２の伝熱部材）
第２の伝熱部材２１は、熱電変換装置１における受熱部材として機能することができる。つまり第２の伝熱部材２１は、板状部材２１ｂの凸部２１ａの形成面の反対側の面（すなわち受熱面として機能する上面）で受けた熱を、凸部２１ａを経由して、基板１１の第１の面１１ａ上に形成された第１の電極１５に選択的に伝えることができる。
【００４８】
第２の伝熱部材２１の熱伝導率は、基板１１の熱伝導率よりも高いことが好ましい。第２の伝熱部材２１の材料としては金属が好ましく、特に、熱伝導率が高く、凸型の形状に加工しやすい材料が好ましい。この例としてアルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）が挙げられる。
【００４９】
第２の伝熱部材２１は、基板１１の形状に対応して第２方向Ｌ２よりも第１方向Ｌ１に長い平面視矩形状に形成されていると共に、基板１１の外形と同サイズに形成されている。ただし、第２の伝熱部材２１の外形サイズは、この場合に限定されるものではなく、例えば基板１１よりも大きな外形サイズの平板状に形成しても構わない。
【００５０】
複数の凸部２１ａは、第１の電極１５の個数に対応して形成され、各第１の電極１５に対して上方から対向するように第１方向Ｌ１に間隔をあけて配置されている。
【００５１】
第２の伝熱部材２１における板状部材２１ｂに複数の凸部２１ａが形成されているので、凸部２１ａに対して基板１１の面内方向に隣り合う部分、すなわち第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１ａの間に位置する部分には空隙部（本発明に係る低熱伝導部）２０が設けられている。図１に示す例では、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１ａの間が低熱伝導部（空隙部２０）とされている。
空隙部２０は、凸部２１ａの形成箇所を除いた板状部材２１ｂの下面と、熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３）及び第２の電極１６と、の間に形成された空間（すなわち空気層）であって、凸部２１ａの熱伝導率よりも熱伝導率が低い。
【００５２】
先に述べたように、凸部２１ａを含む第２の伝熱部材２１及び第１の電極１５は、空気の熱伝導率よりも熱伝導率が高い。従って、第２の伝熱部材２１で受けた熱を、優先的に凸部２１ａを通じて第１の電極１５に伝え、該第１の電極１５を介して第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３に伝えることが可能とされている。
すなわち、第２の伝熱部材２１で受けた熱が、凸部２１ａを通らずに、空隙部２０を介して第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３側に伝わってしまうよりも優先して、凸部２１ａ及び第１の電極１５を通じて第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３側に伝わる。
【００５３】
なお、上述した複数の凸部２１ａは、基板１１の第１の面１１ａ側に配置され、第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３との間で熱伝達を行う伝熱部として機能する。つまり本実施形態では、凸部２１ａが第２の伝熱部材２１の一部として機能すると共に、伝熱部としても機能する。
【００５４】
（第１の伝熱部材）
第１の伝熱部材２２は、基板１１の熱電変換膜が形成されていない第２の面１１ｂ側に配置されている。第１の伝熱部材２２により、熱電変換装置１において基板１１が受ける熱を放熱又は冷却することができる。
【００５５】
第１の伝熱部材２２の熱伝導率は、基板１１の熱伝導率よりも高いことが好ましい。第１の伝熱部材２２の材料としては金属が好ましく、特に、熱伝導率が高い材料が好ましい。この例としてアルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）が挙げられる。
【００５６】
第１の伝熱部材２２は、放熱又は冷却に適した形状を有していることが好ましい。例を挙げると、第１の伝熱部材２２は、空冷または水冷のための流路を内部に有することが好ましい。また、第１の伝熱部材２２は、熱交換のためのフィン形状を基板１１と接合される面とは反対側の面に有することが好ましい。
【００５７】
（ペースト状の物質）
ペースト状の物質２９は、基板１１と第１の伝熱部材２２との間に配置されている。ペースト状の物質２９により、基板１１と第１の伝熱部材２２との間の摩擦抵抗が軽減される。
【００５８】
ペースト状の物質２９の具体的な材料としては、例えば銀（Ａｇ）又はダイヤモンド（Ｃ）などの高熱伝導材料をフィラーとして含ませたシリコングリスが挙げられる。特に基板１１と第１の伝熱部材２２との間の熱伝導性を高めることができる点で、ペースト状の物質２９の熱伝導率は空気の熱伝導率よりも高いことが好ましい。
【００５９】
（電極）
第１の電極１５及び第２の電極１６は、基板１１の第１の面１１ａ上に形成された第１の熱電変換膜１２と第２の熱電変換膜１３との間に配置され、これらを電気的に接続している。
【００６０】
また、第１の電極１５には第２の伝熱部材２１の凸部２１ａが熱的に接続されている。これにより、熱電変換装置１においては、第１の電極１５は、第２の伝熱部材２１からの熱を第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３に伝える温接点となっている。
【００６１】
第１の電極１５および第２の電極１６の材料としては金属が好ましく、特に、導電性及び熱伝導率が高く、パターニングによる形状加工を行いやすい材料が好ましい。この例として銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）が挙げられる。
【００６２】
第２の電極１６には第２の伝熱部材２１の凸部２１ａは接合されない。第２の電極１６は、基板１１の第１の面１１ａ上で、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１ａの中間に対応する位置に配置される。これにより、熱電変換装置１においては、第２の電極１６の配置位置は、凸部２１ａおよび第１の電極１５から、第１方向Ｌ１に最も遠い第１の面１１ａ上の位置となる。従って、第２の電極１６は冷接点となっている。
【００６３】
（端子）
端子１９は、第１の熱電変換膜１２、第２の熱電変換膜１３、第１の電極１５、第２の電極１６および端子１９を有して構成される熱電変換回路の電気的な始端及び終端となるもので、熱電変換装置１から起電力を取り出すために外部と接続される。
【００６４】
端子１９の材料としては金属が好ましく、特に、導電性及び熱伝導率が高く、パターニングによる形状加工を行いやすい材料が好ましい。この例として銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）が挙げられる。
【００６５】
（効果の説明）
熱電変換装置１において、熱電変換は第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３のゼーベック効果を用いて行われる。式（１）はゼーベック効果に関する式である。
【００６６】
Ｅ＝Ｓ×｜△Ｔ｜・・・（１）
【００６７】
式（１）により、熱電変換により得られる電場（起電力）Ｅ（Ｖ）は、第１の熱電変換膜１２又は第２の熱電変換膜１３の材料定数であるゼーベック係数Ｓ（Ｖ／Ｋ）と、第１の熱電変換膜１２又は第２の熱電変換膜１３の一方の端部と他方の端部との間の温度差△Ｔ（Ｋ）と、により規定される。
【００６８】
第２の伝熱部材２１が板状部材２１ｂの上面（すなわち凸部２１ａの形成面とは反対側の面）で受けた熱は、凸部２１ａを経由して、第１の電極１５に選択的に伝えられ、第１の電極１５は温接点となる。
【００６９】
また、その配置位置が、凸部２１ａおよび第１の電極１５から、第１方向Ｌ１に最も遠い第１の面１１ａ上の位置である第２の電極１６は、冷接点となる。温接点である第１の電極１５と冷接点である第２の電極１６と、にそれぞれが挟まれた第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３は、それぞれの両端間に温度差がつくことになる。そのため、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３のそれぞれから、ゼーベック効果に伴い起電力を得ることができる。
【００７０】
熱電変換膜がｎ型半導体の場合には、冷接点側から温接点側に向けて電流が流れ、熱電変換膜がｐ型半導体の場合には、温接点側から冷接点側に向けて電流が流れる。そのため、熱電変換装置１では、第１の熱電変換膜１２と第２の熱電変換膜１３とで同じ向きの起電力が生じる。
したがって、複数の第１の熱電変換膜１２及び複数の第２の熱電変換膜１３のそれぞれで生じた起電力は、熱電変換回路の電気的な終端となる端子１９から、その総和として取り出される。図２に、第１の熱電変換膜１２と第２の熱電変換膜１３と、に流れる電流の向きを矢印で示した。
【００７１】
第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３のそれぞれの両端間の温度差を大きくして起電力を大きくするためには、各熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３のそれぞれ）の両端間（温接点側と冷接点側との両端間）の距離（すなわち第１方向Ｌ１に隣り合う第２の電極１６と第１の電極１５との距離）よりも、各熱電変換膜の他方側の端部（すなわち凸部２１ａからの距離が遠い方の端部（冷接点側の端部））と第１の伝熱部材２２との間の距離（図１に示す例では、基板１１の厚さとペースト状の物質２９の厚さとの和）の方を小さくすることが好ましい。
【００７２】
このようにすることで、各熱電変換膜の他方側の端部は、第１の電極１５からの熱の伝わりの作用よりも、第１の伝熱部材２２からの冷却又は放熱の作用を受けやすくなる。従って、各熱電変換膜の他方側の端部の温度が低く保たれ、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３のそれぞれの両端間の温度差を大きくすることができる。
【００７３】
第２の伝熱部材２１から凸部２１ａを介して第１の電極１５に伝わる熱は、基板１１にも伝わるが、基板１１は、凸部２１ａに基板１１の厚み方向で対向する領域Ａ１において、第１の伝熱部材２２と接合されている。そのため、凸部２１ａの配置位置に対応する基板１１の部分Ａ３は、第２の面１１ｂ側が第１の伝熱部材２２により放熱または冷却される。
【００７４】
このため、図３に示すように、基板１１の基板面に沿った温度変化のうち、プロット線３５で示される第１の面１１ａでの温度変化よりも、プロット線３６で示される第２の面１１ｂでの温度変化の方が小さくなる。
【００７５】
比較対象として、図４に熱電変換装置１ｘを示す。
熱電変換装置１ｘは、熱電変換装置１の第１の伝熱部材２２及びペースト状の物質２９に代えて、第１の伝熱部材２２ｘを有している。熱電変換装置１ｘのその他の構成は熱電変換装置１と同じである。
第１の伝熱部材２２ｘは、凸部２２ａｘを有し、この凸部２２ａｘが、第１の面１１ａにおける第２の電極１６の形成位置に対して基板１１の厚み方向で対応する第２の面１１ｂの位置に接合されている。
【００７６】
このため、第２の伝熱部材２１から凸部２１ａを介して第１の電極１５に伝わる熱は、基板１１にも伝わるが、第２の伝熱部材２１の凸部２１ａの配置位置に対応する基板１１の部分Ａ３は、第１の伝熱部材２２ｘによる放熱効果または冷却効果が小さいため、基板１１は部分Ａ３を中心に高温となる。一方、第１の伝熱部材２２ｘによる放熱効果または冷却効果により、基板１１は凸部２２ａｘとの接合部分を中心に低温となる。
【００７７】
このため、熱電変換装置１ｘにおいては、図５に示すように、基板１１の基板面に沿った温度変化のうち、プロット線３７で示される第１の面１１ａでの温度変化と同様に、プロット線３８で示される第２の面１１ｂでの温度変化は大きくなる。
【００７８】
このように、比較対象としての熱電変換装置１ｘでは、基板１１の厚み方向の全体にわたって、基板面に沿った方向に大きな温度差が生じることになり、急激な温度変化による熱衝撃や、温度変化の繰り返しに伴って、基板の割れやクラックが生じやすくなっている。
【００７９】
また、比較対象としての熱電変換装置１ｘでは、基板１１と第１の伝熱部材２２ｘとの間に中空となる部分が存在する。そのため、例えば熱電変換装置１ｘの製作時に荷重が付加された場合や、完成した熱電変換装置１ｘに荷重が付加された場合に、基板１１の割れやクラックの発生が生じやすくなっている。
【００８０】
これに対し、本実施形態における熱電変換装置１によれば、基板１１が、領域Ａ１において第１の伝熱部材２２と接合されている。そのため、第２の伝熱部材２１の凸部２１ａの配置位置に対応する基板１１の部分Ａ３は、第２の面１１ｂ側が第１の伝熱部材２２により放熱または冷却される。従って、基板１１の基板面に沿った方向に大きな温度差が生じる箇所は、図３に示したように、熱電変換膜が配置されている基板１１の第１の面１１ａ側に限定される。これにより、急激な温度変化による熱衝撃や、温度変化の繰り返しに伴う、基板１１の割れやクラックの発生を抑制することができる。
【００８１】
また、熱電変換装置１では、基板１１が、領域Ａ２の全域において第１の伝熱部材２２と接合されているため、領域Ａ２において基板１１と第１の伝熱部材２２との間に中空となる部分が実質的に存在しない。従って、例えば熱電変換装置１の製作時に荷重が付加された場合や、完成した熱電変換装置１に荷重が付加された場合であっても、基板１１の割れやクラックの発生を抑制することができる。
【００８２】
また、熱電変換装置１では、基板１１が、第１の伝熱部材２２に対して基板１１の面内方向に可動な状態で第１の伝熱部材２２と接合されている。従って、基板１１と第１の伝熱部材２２との材質の違いなどにより生じる、基板１１と第１の伝熱部材２２との間のひずみが緩和されるため、基板１１の割れやクラックの発生をさらに抑制することができる。
【００８３】
また、熱電変換装置１は、基板１１と第１の伝熱部材２２との間に、ペースト状の物質２９を有しているので、基板１１と第１の伝熱部材２２との間の摩擦抵抗が軽減される。従って、基板１１に対する第１の伝熱部材２２のスムーズな可動の状態を維持する事が可能となり、基板１１の割れやクラックをさらに抑制することができる。
【００８４】
なお、上述した実施形態１の熱電変換装置１では、複数の熱電変換膜（複数の第１の熱電変換膜１２および複数の第２の熱電変換膜１３）のそれぞれの端部が、凸部２１ａに空気の熱伝導率よりも熱伝導率が高い絶縁性の部材および第１の電極１５を介して接合されている例を説明したが、この場合に限定されるものでない。
例えば、複数の熱電変換膜（複数の第１の熱電変換膜１２および複数の第２の熱電変換膜１３）のそれぞれの端部が複数の凸部２１ａに、第１の電極１５を介さずに、空気の熱伝導率よりも熱伝導率が高い絶縁性の部材を介して接合されていても良い。
また、この場合において、例えば凸部２１ａの表面を絶縁性の層にするなどして、第２の伝熱部材２１と熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３）との間が導通しない場合、または、第２の伝熱部材２１と熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３）との間の導通性が問題とならない場合には、複数の熱電変換膜（複数の第１の熱電変換膜１２および複数の第２の熱電変換膜１３）のそれぞれの端部が、複数の凸部２１ａに直接接合されていても良い。
【００８５】
また、上述した実施形態１の熱電変換装置１において、第２の伝熱部材２１が複数の部材により構成されていても良い。また、第２の伝熱部材２１の凸部２１ａが、第１の電極１５を兼ねるようにしても良い。また、第１の伝熱部材２２が複数の部材により構成されていても良い。
【００８６】
（実施形態２）
以下、実施形態２の熱電変換装置２について、実施形態１の熱電変換装置１と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。
【００８７】
図６に熱電変換装置２の断面構造を示す。
図６に示すように、本実施形態の熱電変換装置２は、実施形態１の熱電変換装置１に対して、第２の熱電変換膜１３、第１の電極１５および第２の電極１６に代えて、第１方向Ｌ１に沿って一定の間隔をあけて配置された第３の電極１７を有している。
【００８８】
従って、熱電変換装置２の熱電変換膜は、第１の熱電変換膜１２の１種類で構成される。ここで、第３の電極１７は空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い部材である。そのため、第３の電極１７は、空隙部２０の熱伝導率よりも熱伝導率が高い。
図６は、複数の凸部２１ａが並ぶ方向（すなわち第１方向Ｌ１）および基板１１の厚み方向に対して平行な面による熱電変換装置２の断面図である。
【００８９】
熱電変換装置２では、複数の第１の熱電変換膜１２のそれぞれの端部は、複数の凸部２１ａのうちの少なくとも１つ（すなわち複数の凸部２１ａのうち、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの端部に対応する凸部２１ａ）に第３の電極１７を介して熱的に接合されている。また、それぞれの第１の熱電変換膜１２同士は、第３の電極１７を介して電気的に直列に接続されている。第１の面１１ａの上に第１方向Ｌ１に沿って並んで配置された複数の第１の熱電変換膜１２の両端には、端子１９が接続されている。
【００９０】
より具体的には、熱電変換装置２では、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの一方側の端部（すなわち、複数の凸部２１ａが並ぶ第１方向Ｌ１における一方側の端部であり、図６における右側の端部）は、対応する凸部２１ａ（すなわち、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの一方側の端部に最も近接する凸部２１ａ）に対して第３の電極１７を介して接合されている。
【００９１】
第１方向Ｌ１に隣り合う第１の熱電変換膜１２同士において、一方の第１の熱電変換膜１２における一方側の端部（図６における右側の端部）と、他方の第１の熱電変換膜１２における他方側の端部（図６における左側の端部）と、は第３の電極１７を介して電気的に接続されている。
凸部２１ａと第３の電極１７とは、実施形態１における凸部２１ａと第１の電極１５との接合の場合と同様にして、例えば絶縁性の部材（図示省略）を介して、熱的に接合されている。
【００９２】
熱電変換装置２では、第３の電極１７のうち、凸部２１ａが接合された部分が温接点となり、温接点から第１方向Ｌ１に最も遠く離れた部分が冷接点となる。そのため、温接点と冷接点とにそれぞれが挟まれた複数の第１の熱電変換膜１２は、それぞれの両端間に温度差がつくことになる。
従って、複数の第１の熱電変換膜１２のそれぞれから、ゼーベック効果に伴い起電力を得ることができる。なお、複数の第１の熱電変換膜１２のそれぞれで生じた起電力は、熱電変換回路の電気的な終端となる端子１９から、その総和として取り出される。
【００９３】
複数の第１の熱電変換膜１２のそれぞれの両端間の温度差を大きくして起電力を大きくするためには、各第１の熱電変換膜１２の両端間（温接点側と冷接点側との両端間）の距離よりも、各第１の熱電変換膜１２の他方側の端部（すなわち凸部２１ａからの距離が遠い方の端部（冷接点側の端部））と第１の伝熱部材２２との間の距離（図２に示す例では、基板１１の厚さとペースト状の物質２９の厚さとの和）の方を短くすることが好ましい。
このようにすることで、第１の熱電変換膜１２の他方側の端部は、温接点からの熱の伝わりの作用よりも、第１の伝熱部材２２からの冷却又は放熱の作用を受けやすくなる。従って、第１の熱電変換膜１２の他方側の端部の温度が低く保たれ、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの両端間の温度差を大きくすることができる。熱電変換装置２のその他の点は、実施形態１の熱電変換装置１と同じである。
【００９４】
第３の電極１７の材料としては金属が好ましく、特に、導電性が高く、パターニングによる形状加工を行いやすい材料が好ましい。この例として銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）が挙げられる。
【００９５】
上述のように構成された本実施形態の熱電変換装置２であっても、実施形態１の熱電変換装置１と同様に、基板の割れやクラックの発生を抑制することができる。
【００９６】
実施形態１の熱電変換装置１の場合と同様に、熱電変換装置２においても、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの両端間の温度差を大きくして起電力を大きくするためには、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの両端間（温接点側と冷接点側との両端間）の距離よりも、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの他方側の端部（すなわち凸部２１ａからの距離が遠い方の端部（冷接点側の端部））と第１の伝熱部材２２との間の距離の方を小さくすることが好ましい。
このようにすることで、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの他方側の端部は、凸部２１ａからの熱の伝わりの作用よりも、第１の伝熱部材２２からの冷却又は放熱の作用を受けやすくなる。従って、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの他方側の端部の温度が低く保たれ、第１の熱電変換膜１２のそれぞれの両端間の温度差を大きくすることができる。
【００９７】
また、熱電変換装置２では、第１の熱電変換膜１２として、例えば実施形態１において第２の熱電変換膜１３として説明したようなｐ型半導体を用いても良い。
【００９８】
（実施形態３）
以下、実施形態３の熱電変換装置３について、実施形態１の熱電変換装置１と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。
【００９９】
図７に熱電変換装置３の断面構造を示す。
図７に示すように、本実施形態の熱電変換装置３は、実施形態１の熱電変換装置１に対して、第１の伝熱部材２２の構成が異なる。
【０１００】
熱電変換装置３においては、第１の伝熱部材２２は、板状部材２２ｂと板状部材２２ｂの一面（上面）に設けられた凸部２２ａとを有している。凸部２２ａは、板状部材２２ｂの上面から上方に向かって突出していると共に、第１方向Ｌ１に一定の間隔をあけて配置されている。
基板１１は、凸部２１ａに対して基板１１の厚み方向で対向する第２の面１１ｂにおける領域Ａ１において、第１の伝熱部材２２の凸部２２ａと接合されている。
【０１０１】
熱電変換装置３は、基板１１と第１の伝熱部材２２の凸部２２ａとの間にペースト状の物質２９を有している。従って、基板１１は、ペースト状の物質２９を介して第１の伝熱部材２２と接合されている。
【０１０２】
熱電変換装置３のその他の点は、実施形態１の熱電変換装置１と同じである。図７は、複数の凸部２１ａが並ぶ第１方向Ｌ１および基板１１の厚み方向に対して平行な面による熱電変換装置３の断面図である。
【０１０３】
上述のように構成された本実施形態の熱電変換装置３であっても、基板１１が、領域Ａ１において第１の伝熱部材２２と接合されることにより、第２の伝熱部材２１の凸部２１ａの配置位置に対応する基板１１の部分Ａ３は、第２の面１１ｂ側が第１の伝熱部材２２により放熱または冷却される。
従って、基板１１の基板面に沿った方向に大きな温度差が生じる箇所は、熱電変換膜が配置されている基板１１の第１の面１１ａ側に限定される。これにより、急激な温度変化による熱衝撃や、温度変化の繰り返しに伴う、基板１１の割れやクラックの発生を抑制することができる。
【０１０４】
実施形態１の熱電変換装置１の場合と同様に、熱電変換装置３においても、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３のそれぞれの両端間の温度差を大きくして起電力を大きくするためには、各熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３のそれぞれ）の両端間（温接点側と冷接点側との両端間）の距離（すなわち第１方向Ｌ１に隣り合う第２の電極１６と第１の電極１５との距離）よりも、各熱電変換膜の他方側の端部（すなわち凸部２１ａからの距離が遠い方の端部（冷接点側の端部））と第１の伝熱部材２２との間の距離の方を小さくすることが好ましい。
このようにすることで、各熱電変換膜の他方側の端部は、第１の電極１５からの熱の伝わりの作用よりも、第１の伝熱部材２２からの冷却又は放熱の作用を受けやすくなる。従って、各熱電変換膜の他方側の端部の温度が低く保たれ、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３のそれぞれの両端間の温度差を大きくすることができる。
【０１０５】
（実施形態４）
以下、実施形態４の熱電変換装置４について、実施形態１の熱電変換装置１と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。
【０１０６】
図８に熱電変換装置４の断面構造を示す。
図８に示すように、熱電変換装置４は、第１実施形態の熱電変換装置１に対して、第１の伝熱部材２２の構成が異なる。熱電変換装置４においては、第１の伝熱部材２２は、板状部材２２ｂと板状部材２２ｂの一面（上面）に設けられた凸部２２ａとを有している。凸部２２ａは、板状部材２２ｂの上面から上方に向かって突出していると共に、第１方向Ｌ１に一定の間隔をあけて配置されている。
基板１１は、凸部２１ａに対して基板１１の厚み方向で対向する第２の面１１ｂにおける領域Ａ１において、第１の伝熱部材２２の凸部２２ａと接合されている。
【０１０７】
熱電変換装置４は、基板１１と第１の伝熱部材２２の凸部２２ａとの間にペースト状の物質２９を有している。従って、基板１１は、ペースト状の物質２９を介して第１の伝熱部材２２と接合されている。
【０１０８】
熱電変換装置４のその他の点は、実施形態１の熱電変換装置１と同じである。なお、図８は、複数の凸部２１ａが並ぶ第１方向Ｌ１および基板１１の厚み方向に対して平行な面による熱電変換装置４の断面図である。
【０１０９】
上述のように構成された本実施形態の熱電変換装置４であっても、基板１１が領域Ａ１において第１の伝熱部材２２と接合されることにより、第２の伝熱部材２１の凸部２１ａの配置位置に対応する基板１１の部分Ａ３は、第２の面１１ｂ側が第１の伝熱部材２２により放熱または冷却される。
従って、基板１１の基板面に沿った方向に大きな温度差が生じる箇所は、熱電変換膜が配置されている基板１１の第１の面１１ａ側に限定される。これにより、急激な温度変化による熱衝撃や、温度変化の繰り返しに伴う、基板１１の割れやクラックの発生を抑制することができる。
【０１１０】
また、実施形態１の熱電変換装置１の場合と同様に、熱電変換装置４においても、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３のそれぞれの両端間の温度差を大きくして起電力を大きくするためには、各熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２および第２の熱電変換膜１３のそれぞれ）の両端間（温接点側と冷接点側との両端間）の距離（すなわち第１方向Ｌ１に隣り合う第２の電極１６と第１の電極１５との距離）よりも、各熱電変換膜の他方側の端部（すなわち凸部２１ａからの距離が遠い方の端部（冷接点側の端部））と第１の伝熱部材２２との間の距離の方を小さくすることが好ましい。
【０１１１】
このようにすることで、各熱電変換膜の他方側の端部は、第１の電極１５からの熱の伝わりの作用よりも、第１の伝熱部材２２からの冷却又は放熱の作用を受けやすくなる。従って、各熱電変換膜の他方側の端部の温度が低く保たれ、第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３のそれぞれの両端間の温度差を大きくすることができる。
【０１１２】
上述した実施形態１から実施形態４では、基板１１が、領域Ａ１においてペースト状の物質２９を介して第１の伝熱部材２２と接合されている場合を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではない。
【０１１３】
例えば、基板１１が、領域Ａ１において第１の伝熱部材２２と直接接合されていても良い。この場合でも、基板１１が、領域Ａ１において第１の伝熱部材２２と接合されることにより、基板１１の割れやクラックの発生を抑制することができる。
つまり、基板１１は、領域Ａ１において第１の伝熱部材２２と直接接合される、または、領域Ａ１において、空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い物質を介して第１の伝熱部材２２と接合されていることが好ましい。さらには、基板１１は、領域Ａ２の全域において第１の伝熱部材２２と直接接合される、または、領域Ａ２の全域において、空気の熱伝導率よりも熱伝導率の高い物質を介して第１の伝熱部材２２と接合されていることがより好ましい。
【０１１４】
また、上述した実施形態１から実施形態４では、伝熱部として第２の伝熱部材２１の一部でもある凸部２１ａを例に挙げて説明したが、凸部２１ａは板状部材２１ｂと一体に形成されている必要はない。すなわち、第２の伝熱部材２１とは別体の凸部としても構わない。
例えば、第２の伝熱部材２１を板状部材２１ｂのみで構成し、第２の伝熱部材２１とは別体の凸部を第２の伝熱部材２１の板状部材２１ｂと第１の電極１５との間に設けても構わない。この場合には、例えば凸部を第２の伝熱部材２１とは異なる材料で形成できるので、材料選択性の自由度を向上することができる。
【０１１５】
また、上述した実施形態１から実施形態４では、第１方向Ｌ１に隣り合う凸部２１ａの間に、凸部２１ａの熱伝導率よりも熱伝導率が低い空気層である空隙部２０を形成したが、この場合に限定されるものではない。
例えば、凸部２１ａよりも熱伝導率が低い低熱伝導材を低熱伝導部として、空気層である空隙部２０に置き換わるように板状部材２１ｂの下面側に形成した熱電変換装置としても構わない。低熱伝導材としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、或いはポリイミド樹脂などを用いることができる。この場合であっても、第２の伝熱部材２１が受けた熱を、優先的に凸部２１ａを通じて第１の電極１５に伝えることができると共に、第１の電極１５から熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３）の温接点側の端部に熱を伝えることができる。
【０１１６】
また、上述した実施形態１から実施形態４において、伝熱部としては凸部２１ａに限定されるものではない。
例えば、図９に示すように、第２の伝熱部材２１を板状部材２１ｂのみで構成したうえで、第１の電極１５を、熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３）、第２の電極１６及び端子１９よりも上方に突出させ、板状部材２１ｂの下面に第１の電極１５を接触させた熱電変換素子５としても構わない。
この場合、板状部材２１ｂと第１の電極１５とを電気的に絶縁させた状態で、板状部材２１ｂの下面に第１の電極１５を接触させることが好ましい。
【０１１７】
このように構成した熱電変換素子５の場合であっても、第２の伝熱部材２１で受けた熱を、優先的に第１の電極１５に伝えることができると共に、第１の電極１５から熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３）の温接点側の端部に熱を伝えることができる。
従って、この熱電変換装置５の場合であっても、実施形態１の熱電変換装置１と同様の作用効果を奏効することができる。そして、この場合には、第１の電極１５を伝熱部として機能させることができる。
【０１１８】
いずれにしても、伝熱部としては、伝熱部を通らずに熱電変換膜との間で熱伝達するよりも優先して、伝熱部を通じて熱電変換膜との間で熱伝達することができれば良く、種々の構成を採用することが可能である。
【０１１９】
さらに、上述した実施形態１から実施形態４では、第２の伝熱部材２１を具備した場合を例にして説明したが、第２の伝熱部材２１は必須な構成ではなく、具備しなくても構わない。
【０１２０】
例えば図１０に示すように、実施形態１から第２の伝熱部材２１を省略した構成とされる熱電変換装置６としても構わない。なお、図１０に示す形態では、実施形態１における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
熱電変換装置６は、第２の伝熱部材２１を具備しない以外に、さらに第１の電極１５を伝熱部として機能させている点で第１実施形態とは異なる。それ以外の構成については、第１実施形態と同様である。
【０１２１】
この熱電変換装置６では、第１の電極１５が熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３）、第２の電極１６及び端子１９よりも上方に突出している。そして、第１の電極１５が熱源Ｈに対して熱的に接している。これにより、熱源Ｈからの熱を、第１の電極１５を通じて熱電変換膜（第１の熱電変換膜１２及び第２の熱電変換膜１３）の温接点側の端部に優先的に伝えることができる。
【０１２２】
従って、このように構成した熱電変換装置６の場合であっても、実施形態１の熱電変換装置１と同様の作用効果を奏功することができる。特に、第２の伝熱部材２１を具備しない分、熱電変換装置６の全体の厚さを実施形態１に比べて薄くすることができ、薄型化及びコンパクト化を図り易い。
なお、図１０では、実施形態１をベースとして第２の伝熱部材２１を具備しない熱電変換装置６の一例を説明したが、その他の実施形態において第２の伝熱部材２１を具備しない構成としても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明によれば、基板の割れやクラックが生じにくい熱電変換装置を提供することができる。従って、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【０１２４】
１、２、３、４、５、６…熱電変換装置
１１…基板
１１ａ…第１の面
１１ｂ…第２の面
１２…第１の熱電変換膜（熱電変換膜）
１３…第２の熱電変換膜（熱電変換膜）
１５…第１の電極（伝熱部）
１６…第２の電極
１７…第３の電極
１９…端子
２０…空隙部（低熱伝導部）
２１…第２の伝熱部材
２１ａ…凸部（伝熱部）
２１ｂ、２２ｂ…板状部材
２２…第１の伝熱部材
２２ａ…凸部
２９…ペースト状の物質
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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